Исследование процесса формовки деталей коробчатой формы в режиме сверхпластичности

• Автор: Ковалевич, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Общая характеристика процесса пневмотермической

формовки в режиме сверхпластичности

1.2. Применение процесса пневмотермической формовки в

авиационной и других отраслях промышленности

1.3. Конструктивно-технологическая характеристика деталей

коробчатой формы

1.4. Обзор теоретических и экспериментальных исследований

процесса пневмотермической формовки

1.5. Краткие выводы. Задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

2.1. Разработка математической модели формовки деталей
коробчатой формы в режиме сверхпластичности
2.2. Методика расчета технологических параметров
пневмотермической формовки
2.2.1. Исходные уравнения и допущения
2.2.2. Определение технологических параметров «давлениевремя» при пневмотермической формовке
2.2.3. Определение параметров контролируемого участка на
различных стадиях процесса
2.3. Разработка алгоритмов расчета технологических
параметров пневмотермической формовки
2.4. Построение обобщенной кривой нагружения
2.4.1. Стадия свободной выдувки мембраны
2.4.2. Стадия оформления дна
2.4.3. Стадия формовки-калибровки углов
2.4.4. Построение обобщенной кривой нагружения
2.5. Краткие выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
3.1. Условия проведения экспериментов
3.2. Проверка исходных допущений и
предпосылок
3.3. Апробация методики расчета
3.4. Определение характера распределения толщины по
поверхности детали
3.5. Влияние геометрических параметров деталей на
технологические возможности процесса
3.6. Краткие выводы
4. ОПЫТНЫЕ РАБОТЫ
4.1. Опытно-промышленные работы
4.1.1. Условия проведения и содержание опытных работ
4.1.2. Разработка методики расчета технологических
параметров
4.1.3. Экспериментальные работы
4.1.4. Проектирование и изготовление технологической оснастки
4.1.5. Формовка обтекателей
4.1.6. Результаты работ по формовке «обтекателя»
4.1.7. Формовка деталей других типов
4.2. Конструктивно-технологические рекомендации
4.2.1. Содержание и порядок разработки процесса
сверхпластической формовки
4.2.2. Проектирование оборудования
4.2.3. Проектирование технологической оснастки
4.2.4. Рекомендации по выбору конструктивных параметров
детали
4.3. Краткие выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В практике отечественного и зарубежного машиностроения последних лет все более широкое применение находят процессы штамповки листовых деталей в режиме сверхпластичности. Применение эффекта сверхпластичности резко увеличивает деформационную способность сплавов, что:
- во-первых, обеспечивает возможность создания перспективных конструкций, в более полной степени отвечающих возрастающим требованиям к массе, прочности и надежности;
- во-вторых, сокращает количество основных и сопутствующих операций технологических процессов, уменьшает количество и стоимость штамповой оснастки, сроки и затраты на технологическую подготовку производства, снижает трудоемкость изготовления и себестоимость продукции.
Наиболее отработанным процессом сверхпластической штамповки является в настоящее время пневмотермическая формовка (ПТФ) -формообразование листовых деталей избыточным давлением газа при температурно-скоростных условиях деформации, обеспечивающих проявление штампуемым сплавом свойств сверхпластичности.
Широкие исследования сверхпластичности начаты с середины 60-х годов. Исследования эти носили в основном металловедческий характер -поиск сверхпластичных сплавов, определение режимов и условий проявления сверхпластичности, исследование характеристик сплавов, влияния на них структуры и других факторов.
Важным выходом работ явилось заключение, что эффект сверхпластичности наблюдается во всех практически важных системах (на основе А1, Мд, К, Ре, N1). Особенно важным является тот факт, сверхпластичность проявляется в большинстве известных промышленных сплавов (необходимо правильно подобрать температурно-скоростные режимы деформации и, если необходимо, подготовить структуру) [1-3].

Проведенные эксперименты позволили принять ряд допущений, существенно не влияющих на точность расчетов технологических параметров.
На основе анализа деформаций в полюсе по предварительно нанесенной прямоугольной сетке было принято допущение об отношении деформаций в продольном и поперечном направлениях. Это отношение определяется зависимостью:
к,л=!«. (2,1)
Е, 1п(1,/а)
где гь е2 - логарифмические деформации в радиальном и меридиональном направлениях; Ь; 12 - длины образующих; а - длина коробки; Ь - ширина коробки.
2.2 Методика расчета технологических параметров пневмотермической формовки в режиме сверхпластичности
2.2.1. Исходные уравнения и допущения
Решение задач исследования проведено на основе положений теории пластичности с использованием в качестве основных общепринятых допущений теории листовой штамповки:
1. Формуемая заготовка рассматривается как безмоментная оболочка. Влияние изгиба не учитывается.
2. Напряженное состояние в очаге деформации принимается плоским с главными напряжениями сг! и а2, действующими по срединной поверхности заготовки. Напряжение по нормали к срединной поверхности не учитывается.
3. Материал фланца не участвует в формообразовании. Формоизменение детали происходит только за счет утонения свободной от прижима части заготовки.
4. Материал заготовки изотропен и несжимаем. Деформационное упрочнение отсутствует. Уравнение состояния принимается в виде:
о3=АС(и). (2.2)